JP2009295570A - Electrostatic discharge protection device for low-temperature co-fire ceramic, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電放電保護装置及びその製造方法に関し、特に、低温共焼結セラミックの静電放電保護装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic discharge protection device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an electrostatic discharge protection device of a low temperature co-sintered ceramic and a manufacturing method thereof.
過電圧保護や放電保護の素子は、電子製品を保護するために、又は電圧異常や静電放電(Electro−Static Discharge,ESD)による電子製品における素子の破壊により電子製品が故障して寿命が短縮することを回避するために、様々な電子製品の電気回路に広く適用されている。特に、ESDに対する保護設計は、電子製品の基本的な共通要求となっている。 Overvoltage protection and discharge protection elements are used to protect electronic products, or due to breakdown of the electronic products due to voltage abnormalities or electrostatic discharge (Electro-Static Discharge, ESD), the electronic products fail and their life is shortened. In order to avoid this, it is widely applied to electric circuits of various electronic products. In particular, ESD protection design is a basic common requirement for electronic products.
電子製品において耐ESD性を備えるために、電気回路の保護設計としては、例えば、過渡電圧抑制ダイオード(Transient Voltage Suppress Diode,TVSD)素子や、積層バリスタ(Multi−Layer Varistor,MLV)素子等の種々のESD保護素子が開発されている。さらに、ESDに対する保護設計上の各種各様の課題を解決するために、電気回路の設計としては、例えば、シールド(Shielding)保護、ギャップ放電(Gap Discharge)や、キャパシタ(Capacitor)充放電などの様々な手段が開発されている。特開JP1995−245878号公報においても、電子製品を保護するためのマイクロギャップを有する過電圧保護装置が開示されている。 In order to provide ESD resistance in electronic products, examples of protection designs for electric circuits include various elements such as a transient voltage suppression diode (TVSD) element and a multi-layer varistor (MLV) element. ESD protection elements have been developed. Furthermore, in order to solve various problems related to ESD protection design, electrical circuit design includes, for example, shielding protection, gap discharge, and capacitor charging / discharging. Various means have been developed. Japanese Patent Application Laid-Open No. JP-P1995-245878 also discloses an overvoltage protection device having a micro gap for protecting an electronic product.
本発明は、第1のパターン化された導体電極材料層と、第2のパターン化された導体電極材料層と、上記第1のパターン化された導体電極材料層の一部及び上記第2のパターン化された導体電極材料層の一部をともに露出させる少なくとも一つのビアホールとを有する低温共焼結セラミックフィルムを備える静電放電保護装置を提供することを目的の一つとする。 The present invention provides a first patterned conductor electrode material layer, a second patterned conductor electrode material layer, a part of the first patterned conductor electrode material layer, and the second It is an object of the present invention to provide an electrostatic discharge protection device including a low-temperature co-sintered ceramic film having at least one via hole exposing a part of a patterned conductor electrode material layer together.
また、本発明は、第1のパターン化された導体電極材料層を有する第1の低温共焼結セラミックフィルムを用意する工程と、少なくとも一つのビアホールを有する第2の低温共焼結セラミックフィルムを用意する工程と、上記第2の低温共焼結セラミックフィルムを上記第1の低温共焼結セラミックフィルムに被覆する工程と、上記少なくとも一つのビアホールの中に揮発性材料を充填する工程と、第2のパターン化された導体電極材料層を有する第3の低温共焼結セラミックフィルムを用意する工程と、上記第3の低温共焼結セラミックフィルムを上記第2の低温共焼結セラミックフィルムに被覆する工程と、上記揮発性材料を揮発させて、上記第1のパターン化導体電極材料層の一部及び上記第2のパターン化導体電極材料層の一部を露出させる少なくとも一つのガスギャップが形成されるように、上記第1の低温共焼結セラミックフィルム、上記第2の低温共焼結セラミックフィルム、及び上記第3の低温共焼結セラミックフィルムを共焼結する工程とを含む静電放電保護装置の製造方法を提供する。 The present invention also includes a step of preparing a first low temperature co-sintered ceramic film having a first patterned conductor electrode material layer, and a second low temperature co-sintered ceramic film having at least one via hole. A step of preparing, a step of coating the first low-temperature co-sintered ceramic film with the second low-temperature co-sintered ceramic film, a step of filling the at least one via hole with a volatile material, Preparing a third low-temperature co-sintered ceramic film having two patterned conductor electrode material layers, and coating the second low-temperature co-sintered ceramic film on the second low-temperature co-sintered ceramic film And volatilizing the volatile material to expose part of the first patterned conductor electrode material layer and part of the second patterned conductor electrode material layer. Co-sintering the first low-temperature co-sintered ceramic film, the second low-temperature co-sintered ceramic film, and the third low-temperature co-sintered ceramic film so that at least one gas gap is formed. The manufacturing method of the electrostatic discharge protection apparatus including the process to perform is provided.
本発明の一つの特徴によれば、本発明に係る静電放電保護装置は、電極間のピッチを5〜30μmという寸法範囲に容易に制御することができる。 According to one aspect of the present invention, the electrostatic discharge protection device according to the present invention can easily control the pitch between the electrodes to a dimensional range of 5 to 30 μm.
本発明の他の特徴によれば、本発明に係る静電放電保護装置のガスギャップは、第1のパターン化された導体電極の一端及び第2のパターン化された導体電極の一端を露出させるもので、上記第1のパターン化された導体電極の一端の長さ(L2)よりも、そして上記第2のパターン化された導体電極の一端の長さ(図示せず)よりも大きい長さ(L1)を有するとともに、上記第1のパターン化された導体電極の一端の幅(W2)よりも、そして上記第2のパターン化された導体電極の一端の幅(図示せず)よりも大きい幅(W1)を有する。これにより、それらの電極が上記ガスギャップにおいて放電することができ、電子製品が保護される。 According to another aspect of the present invention, the gas gap of the electrostatic discharge protection device according to the present invention exposes one end of the first patterned conductor electrode and one end of the second patterned conductor electrode. And a length greater than the length (L2) of one end of the first patterned conductor electrode and greater than the length (not shown) of one end of the second patterned conductor electrode. (L1) and larger than the width (W2) of one end of the first patterned conductor electrode and larger than the width (not shown) of one end of the second patterned conductor electrode. It has a width (W1). Thereby, those electrodes can discharge in the said gas gap, and an electronic product is protected.
本発明の他の特徴によれば、本発明に係る静電放電保護装置は、上記第1のパターン化された導体電極材料層のパターン及び上記第2のパターン化された導体電極材料層のパターンを、様々な寸法の要求に対応できるように変化させてもよい。 According to another aspect of the present invention, an electrostatic discharge protection device according to the present invention includes a pattern of the first patterned conductor electrode material layer and a pattern of the second patterned conductor electrode material layer. May be varied to accommodate various dimensional requirements.
本発明の他の特徴によれば、本発明に係る静電放電保護装置は、ガスギャップの寸法が非常に微小であるので、ブレークダウン電圧が有効に低減でき、このような簡単な構造により、ESDの低圧保護の設計要求が達成される。 According to another aspect of the present invention, the electrostatic discharge protection device according to the present invention has a very small gas gap dimension, so that the breakdown voltage can be effectively reduced. With such a simple structure, The design requirements for ESD low pressure protection are achieved.
本発明の更なる特徴及び機能は、以下の実施形態及び図面の説明によりさらに明らかになるであろう。 Further features and functions of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments and drawings.
100…第1の低温共焼結セラミックフィルム、101…第1のパターン化された導体電極材料層、102…第2の低温共焼結セラミックフィルム、103…ビアホール、104…揮発性材料、105…第3の低温共焼結セラミックフィルム、106…第2のパターン化された導体電極材料層、107a,107b…端部電極、108…ガスギャップ、200…第1の低温共焼結セラミックフィルム、201…第1のパターン化された導体電極材料層、202…第2の低温共焼結セラミックフィルム、203…ビアホール、204…揮発性材料、205…第3の低温共焼結セラミックフィルム、206…第2のパターン化された導体電極材料層、207a,207b…端部電極、208…ガスギャップ、308…ガスギャップ
DESCRIPTION OF
図1A〜6Bは本発明の第1の実施形態における静電放電保護装置の構成を模式的に示す図である。 1A to 6B are diagrams schematically showing a configuration of an electrostatic discharge protection device according to a first embodiment of the present invention.
図1A及び1Bに示すように、上記静電放電保護装置は、第1のパターン化された導体電極材料層101を有する第1の低温セラミック共焼結フィルム100を備えている。上記第1のパターン化された導体電極材料層101は、印刷により上記第1の低温セラミック共焼結フィルム100に形成されており、第1の方向に配置されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the electrostatic discharge protection device includes a first low-temperature
さらに、上記静電放電保護装置は、図2A及び2Bに示すように、少なくとも一つのビアホール103を有する第2の低温共焼結セラミックフィルム102を備えている。上記少なくとも一つのビアホール103は予めパンチャーでフィルムを打ち抜くことにより形成されている。また、上記第2の低温共焼結セラミックフィルム102は上記第1の低温共焼結セラミックフィルム100に被覆する。上記第1の低温共焼結セラミックフィルム100と上記第2の低温共焼結セラミックフィルム102は、位置を合わせて積層されている。
Further, the electrostatic discharge protection device includes a second low-temperature co-sintered
図3A及び3Bに示すように、上記少なくとも一つのビアホール103の中に揮発性材料104が充填されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the at least one via
上記静電放電保護装置は、図4A及び4Bに示すように、第2のパターン化された導体電極材料層106を有する第3の低温共焼結セラミックフィルム105を備えている。上記第2のパターン化された導体電極材料層106は、印刷により上記第3の低温セラミック共焼結フィルム105に形成されており、上記第1の方向と同様な第2の方向に配置されている。また、上記第3の低温共焼結セラミックフィルム105は上記第2の低温共焼結セラミックフィルム102に被覆しており、上記第2の低温共焼結セラミックフィルム102と上記第3の低温共焼結セラミックフィルム105とが、位置を合わせて積層されている。圧力(例えば、水圧)により、上記第1の低温共焼結セラミックフィルム100、上記第2の低温共焼結セラミックフィルム102、及び上記第3の低温共焼結セラミックフィルム105を緊密に結合させる。
The electrostatic discharge protection apparatus includes a third low-temperature co-sintered
図5A及び5Bに示すように、形成されたフィルム構造を複数のチップの形態に分割し、分割成型後に上記チップを共焼結し、この燒結中に、上記揮発性材料104が揮発して、ガスギャップ108が形成される。上記ガスギャップ108は上記フィルム構造に完全に包囲され、上記第1のパターン化された導体電極材料層101の一部と上記第2のパターン化された導体電極材料層106の一部を露出させる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the formed film structure is divided into a plurality of chip forms, the chips are co-sintered after divided molding, and during the sintering, the
図6A及び6Bに示すように、上記チップの両側において、電気メッキにより、上記第1のパターン化された導体電極材料層101に接続されている少なくとも一つの第1の端部電極107aが形成され、また、上記第2のパターン化された導体電極材料層に接続されている少なくとも一つの第2の端部電極107bが形成されている。上記少なくとも一つの第1の端部電極107a及び上記少なくとも一つの第2の端部電極107bに、それぞれ少なくとも一つの半田界面層(図示せず)を形成することにより、上記静電放電保護装置を完成させる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, at least one
図7A〜12Bは、本発明の第2の実施形態における静電放電保護装置の構成を模式的に示す図である。 7A to 12B are diagrams schematically illustrating the configuration of the electrostatic discharge protection device according to the second embodiment of the present invention.
図7A及び7Bに示すように、上記静電放電保護装置は、第1のパターン化された導体電極材料層201を有する第1の低温セラミック共焼結フィルム200を備えている。上記第1のパターン化された導体電極材料層201は、印刷により上記第1の低温セラミック共焼結フィルム200に形成されており、第1の方向に配置されている。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the electrostatic discharge protection device includes a first low-temperature ceramic
上記静電放電保護装置は、さらに、図8A及び8Bに示すように、少なくとも一つのビアホール203を有する第2の低温共焼結セラミックフィルム202を備えている。上記少なくとも一つのビアホール203は、予めパンチャーによりフィルムを打ち抜くことにより形成されている。また、上記第2の低温共焼結セラミックフィルム202は上記第1の低温共焼結セラミックフィルム200に被覆する。上記第1の低温共焼結セラミックフィルム200と上記第2の低温共焼結セラミックフィルム202は、位置を合わせて積層される。
The electrostatic discharge protection device further includes a second low-temperature co-sintered
図9A及び9Bに示すように、上記少なくとも一つのビアホール203の中に揮発性材料204が充填されている。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the at least one via
図10A及び10Bに示すように、上記静電放電保護装置は、第2のパターン化された導体電極材料層206を有する第3の低温共焼結セラミックフィルム205も備えている。上記第2のパターン化された導体電極材料層206は印刷により上記第3の低温セラミック共焼結フィルム205に形成されており、上記第1の方向と異なっている第2の方向に配置されている。また、上記第3の低温共焼結セラミックフィルム205は上記第2の低温共焼結セラミックフィルム202に被覆する。上記第2の低温共焼結セラミックフィルム202と上記第3の低温共焼結セラミックフィルム205は、位置を合わせて積層されている。水圧により、上記第1の低温共焼結セラミックフィルム200、上記第2の低温共焼結セラミックフィルム202、及び上記第3の低温共焼結セラミックフィルム205を緊密に結合させる。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the electrostatic discharge protection device also includes a third low temperature co-sintered
図11A及び11Bに示すように、形成されたフィルム結構を複数のチップの形態に分割し、分割成型後に上記チップを共焼結し、この燒結中に、上記揮発性材料204が揮発して、ガスギャップ208が形成される。上記ガスギャップ208は上記フィルム結構に完全に包囲され、上記第1のパターン化された導体電極材料層201の一部と上記第2のパターン化された導体電極材料層206の一部を露出させる。
As shown in FIGS. 11A and 11B, the formed film structure is divided into a plurality of chip forms, the chips are co-sintered after divided molding, and during the sintering, the
図12A及び12Bに示すように、上記チップの両側において、電気メッキにより、上記第1のパターン化された導体電極材料層201に接続されている少なくとも一つの第1の端部電極207aが形成され、また、上記第2のパターン化された導体電極材料層206に接続されている少なくとも一つの第2の端部電極207bが形成されている。上記少なくとも一つの第1の端部電極207aと上記少なくとも一つの第2の端部電極207bに、それぞれ少なくとも一つの半田界面層(図示せず)を形成することにより、上記静電放電保護装置を完成させる。
As shown in FIGS. 12A and 12B, at least one
本発明による静電放電保護装置は、電極間のピッチを5〜30μmという寸法範囲に容易に制御することができる。 The electrostatic discharge protection device according to the present invention can easily control the pitch between the electrodes within a dimensional range of 5 to 30 μm.
図13A及び13Bは、本発明による静電放電保護装置のガスギャップの拡大図である。上記ガスギャップ(308)は、図13Aに示すように、第1のパターン化された導体電極の一端及び第2のパターン化された導体電極の一端を露出させるものであり、上記第1のパターン化された導体電極の一端の長さ(L2)よりも、そして上記第2のパターン化された導体電極の一端の長さ(図示せず)よりも大きい長さ(L1)を有するとともに、図13Bに示すように、上記該第1のパターン化された導体電極の一端の幅(W2)よりも、そして上記第2のパターン化された導体電極の一端の幅(図示せず)よりも大きい幅(W1)を有する。
13A and 13B are enlarged views of a gas gap of the electrostatic discharge protection device according to the present invention. The
本発明による静電放電保護装置は、必要に応じて、上記第1のパターン化された導体電極材料層のパターン及び上記第2のパターン化された導体電極材料層のパターンを、様々な寸法の要求に対応できるように変化させてもよい。 The electrostatic discharge protection device according to the present invention can be configured to allow the pattern of the first patterned conductor electrode material layer and the pattern of the second patterned conductor electrode material layer to have various dimensions as necessary. It may be changed to meet the demand.
また、本発明による静電放電保護装置は、ガスギャップの寸法が非常に微小であるので、ブレークダウン電圧が有効に低減でき、このような簡単な構造により、ESDの低圧保護の設計要求が達成される。 In addition, since the electrostatic discharge protection device according to the present invention has a very small gas gap size, the breakdown voltage can be effectively reduced, and such a simple structure achieves the design requirements for ESD low voltage protection. Is done.
以上に説明したのは、本発明に係る好適な実施形態に過ぎず、本発明の請求の範囲を限定するものではない。本発明に記載の要旨から逸脱しない範囲で達成された他の等価な変更や修飾は、すべて後述する請求の範囲内に含まれるべきである。 What has been described above is only a preferred embodiment of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. All other equivalent changes and modifications achieved without departing from the scope of the present invention should be included within the scope of the following claims.
Claims (16)
少なくとも一つのビアホールを有する第2の低温共焼結セラミックフィルムを用意する工程と、
前記第2の低温共焼結セラミックフィルムを前記第1の低温共焼結セラミックフィルムに被覆する工程と、
前記少なくとも一つのビアホールの中に揮発性材料を充填する工程と、
第2のパターン化された導体電極材料層を有する第3の低温共焼結セラミックフィルムを用意する工程と、
前記第3の低温共焼結セラミックフィルムを前記第2の低温共焼結セラミックフィルムに被覆する工程と、
前記揮発性材料を揮発させて、前記第1のパターン化導体電極材料層の一部及び前記第2のパターン化導体電極材料層の一部を露出させる少なくとも一つのガスギャップが形成されるように、前記第1の低温共焼結セラミックフィルム、前記第2の低温共焼結セラミックフィルム、及び前記第3の低温共焼結セラミックフィルムを共焼結する工程と、
を含む静電放電保護装置の製造方法。 Providing a first low temperature co-sintered ceramic film having a first patterned conductor electrode material layer;
Providing a second low temperature co-sintered ceramic film having at least one via hole;
Coating the second low-temperature co-sintered ceramic film on the first low-temperature co-sintered ceramic film;
Filling the at least one via hole with a volatile material;
Providing a third low temperature co-sintered ceramic film having a second patterned conductor electrode material layer;
Coating the third low-temperature co-sintered ceramic film on the second low-temperature co-sintered ceramic film;
Volatilizing the volatile material to form at least one gas gap exposing a part of the first patterned conductor electrode material layer and a part of the second patterned conductor electrode material layer. Co-sintering the first low-temperature co-sintered ceramic film, the second low-temperature co-sintered ceramic film, and the third low-temperature co-sintered ceramic film;
The manufacturing method of the electrostatic discharge protection apparatus containing this.
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